机械设一级圆锥直齿轮课程设计说明书重庆科技学院.doc

石油机械设计螺杆泵地面驱动机构本人有全套CAD装配图及零件图邮箱W机械设计螺杆泵地面驱动机构课程设计说明书 课程名称：螺杆泵地面驱动机构 设计题目：螺杆泵地面驱动机构 院系：机械与动力工程学院 班级：机设普071 姓名：王朝 学号：2007440537 指导教师： 设计时间：CONTENTS一，设计任务书3二，总体方案分析4三，电动机的选择4四，传动比的分配5五，V带的设计 6六，圆锥齿轮的设计8七，圆锥齿轮的校核11八，轴和皮带轮的结构设计14九，轴承端盖的设计18十、箱体和固定件的确定18十一，键连接的选择及校核计算19十二、减速器附件的选择19十三、高速轴的校核20十四、轴承的校核22十五，参考文献29一，设计任务书设计题目：螺杆泵地面驱动机构原始数据： 电动机功率：27KW 电动机1450 r/min 抽油杆规格： 7/8 螺杆泵转速为290 r/min工作条件：室外动力来源：电力，三相交流，电压380V；。传动方案：皮带轮传动单级圆锥直齿轮减速器介绍螺杆泵地面驱动机构相关参数和工作条件二，总体方案分析本题方案有两个传动部分组成，即皮带轮传动与减速器齿轮传动。由于减速器工作时需要防止卡转等井下复杂情况的发生，而且要求平稳高效率的传动，故选用带传动。减速器部分是本次课题的重点设计部分，本课题中的减速器是单级圆锥直齿轮减速器。三，电动机的选择1，电动机的类型和结构的选择因为本传动的工作状况是：室外、工作环境较恶劣，所以选380v交流电，Y系列全封闭自扇冷式笼形三相异步电动机。2，电动机的容量 （1）电动机功率给定为 ：27KW （2）计算传动装置总效率 按常用机械传动效率简表确定各部分效率为V带传动效率1=0.96，滚动轴承效率2=0.99，圆锥齿轮传动效率3=0.95，传动装置总效率为 =1223 =0.960. 9920.95=0.894 得出输出功率Pd =270.894=24.134kw 四，传动比的分配总传动比的分配 1.计算传动装置总传动比i总=5 查机械设计课程设计手册P5表-18知 锥齿轮减速级传动比取i 1 =2.5 查机械设计课程设计手册P196知 i总=i0i1 所以 可知 i0=2 0轴电动机轴 P0=Pd=24.134kwn0=nm=1450 r/minT0=9550=9550158.95 1轴高速轴 P1=P01=24.134kw0.96 =23.167KW n1= =725/minT1=9550=9550=305.187Nm 2轴低速轴 P2=23.1670.990.9521.789KW n2=290r/min T2=717.534Nm五、V带传动设计1.确定计算功率查机械设计P156 表87，则KA=1.4PC=KAP=1.427=37.80KW2.确定V带型号按要求，选择普通V带。根据PC=10.50KW及n1=1450r/min查机械设计P157图811确定选用C型普通V带。3.确定带轮直径（1）确定小带轮基准直径根据图推荐，小带轮选用直径范围为200315mm，选择dd1=300mm（2）验算带速 查机械设计P150v =22.765m/s带速一般应取525 m/s ， 满足要求3）计算大带轮直径dd2=i 0 dd1=2300=300mm查机械设计P157 圆整得dd2 =600 mm 4).确定带长及中心距（1）初取中心距a00.7（dd1+dd2）a02（dd1+dd2）a0 =1200mm(2) 确定带长Ld：根据几何关系计算带长得 =3831.75mm查机械设计P146 圆整得4000mm3) 计算实际中心距a=1115.875mm5）验算包角：则满足要求经计算a1=164.595 可知满足要求6） .确定V带根数Z 查表P153得Po=11.5 ，=1.27查表P155得=0.96 ， =1.02计算Z=3.203 为安全起见取 Z=47).确定粗拉力F0 查机械设计P149表 8-3得C型带单位质量q=0.3kg/m 计算得488.426应使 9） 计算压轴力压轴力的最小值为= 6、 圆锥齿轮传动设计1、 选用圆锥直齿轮2、 因为速度不变，由机械设计手册P210表108选用8级精度3、 材料选择，由机械设计手册P191表101选择小齿轮材料调质，屈服极限，强度极限齿面硬度为360HBS ；大齿轮材料为，调质，硬度为350HBS4、 选小齿轮齿数由机械设计P205,取闭式齿轮传动，小齿轮齿数为大齿轮齿数，所以大齿轮齿数为：60 5、按齿面接触强度确定传动的主要参数和尺寸由 分度圆直径公式 式中：（1）u=i=2.5 (2) 取齿宽系数=0.3 （3） 由黄祖德主编机械设计P69 表5-3差得使用系数 1.25由P71图511，根据（4） 计算分锥角（5） 计算当量齿数和重合度查黄祖德机械设计P73表54查得0.799 0.949则重合度1.486 (6)查黄祖德机械设计P72图512按八级精度和重合度查得齿间载荷分配系数 （7）查黄祖德机械设计P83式（530）计算接触疲劳许用应力 由黄祖德机械设计P84=850MP由P85查得 =1 计算量齿轮的接触应力循环次数由黄祖德机械设计P85可知当时，查得寿命系数Zn1=Zn2=1,两齿轮的接触疲劳许用应力为:850MP将上述各数值代入 =112.535mm锥齿轮的模数 4.689 取标准模数m= 5 （8） 计算锥齿轮的主要几何尺寸 分度圆直径 =120 =300锥距R=161.55mm齿宽161.55=48.465mm圆整取49mm7、 圆锥齿轮的校核1、 校核齿面接触疲劳强度 （1）由齿轮尺寸计算值小锥齿轮的平均分度圆直径105.6mm平均速度=4m/s根据 0.96 和8级齿轮精度由黄祖德机械设计P70可查得动载系数=1.2（2） 由于两齿轮齿数没有变动，至此可以看出由于值小于假设值，使齿轮齿面接触疲劳强度有较多的余量。若结构尺寸许可，就不必重新计算。2、 校核齿根弯曲疲劳强度校核应满足黄祖德机械设计P104式（610）条件 (1) 齿形系数 根据当量齿数由黄祖德机械设计P104表62查得 (2) 重合度系数0.755(3) 齿间载荷分配系数(4) 弯曲疲劳应力(5) 由黄祖德机械设计P84 黄祖德机械设计P86查得=350Mpa黄祖德机械设计P85查 .由于两齿轮的弯曲应力循环次数 NO =69120h 可见他们均大于，故寿命系数根据当量齿数Zv1和Zv2和x=0黄祖德机械设计P87查得 两轮的弯曲疲劳许用应力为437.5MP 393.26MP将上述各值代入黄祖德机械设计P104式（611）=142.654名称结果模数5齿数24分度圆直径120齿顶圆直径da129.28齿宽49锥钜R161.5520 d1=1.6d轴64分锥角21.8o可见满足弯曲强度要求经黄祖德机械设计P85查得下表小齿轮传动的尺寸如下：介绍展开式二级减速器的特点根据情况选择Y系列全封闭自扇冷式笼形三相异步电动机。Pw=27KW总效率：0.894Pd=24.134kw i总=5 i 1 =2.5 i 0=2 P1 =23.167KW n1=725/min T1=305.187Nm P221.789KW n2=290r/min T2717.534Nm PC=37.80KW选用C型普通V带 dd1=300mm V=22.765m/s dd2 = 600mm a0 =1200mm Ld=4000mm a=1115.875mm Z=4488.426 KA=1.25 KB=1.15 Zv1=25.86 Zv2=161.725=850MPN1=3*109hN2=1.5*109hm= 5 d1=120mmd2=300mmR=161.55mmB=49mm dm =105.6mm Vm=4m/s Kv =1.2N1 =3*109N2 =1.5*109NO =69120h 437.5MP393.26MP根锥角19.673齿根角2.127齿根高6L=1.2d48 大齿轮传动的尺寸如下：名称结果模数5齿数60分度圆直径300齿顶圆直径303.71齿宽49锥钜R161.5520C=0.16R25.85分锥角68.2o L=d85八，轴和皮带轮的结构设计（一）轴的材料选择和最小直径估算 根据工作条件，初选轴的材料为45钢，调制处理。按扭矩强度法进行最小直径估算，即：。除算轴径时，若最小直径轴段开有键槽，还要考虑键槽对轴强度的影响。当该轴段截面上有一个键槽时，d增大5%7%，两个键槽增大10%15%，查机械设计P370.确定小齿轮的轴, 大齿轮的轴小齿轮的轴：最小直径处要安装一键槽来连接齿轮和皮带轮取39mm大齿轮的轴：同理d2取57mm(2) 确定轴各段直径和长度和皮带轮的尺寸皮带轮的尺寸设计 查机械设计P160 L=1.8d=70.2mm 高速轴的尺寸左起第一段，由于安装皮带轮 ，因开有键槽，轴径扩大7%并圆整，取轴径d=39mm 长度70mm，为了便于安装，轴端进行245倒角。左起第二段直径取45mm。根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度，则取第二段的长度46mm。轴肩（0.07d）左起第三段，该段装有滚动轴承，选用圆锥滚子轴承P75(30210)， 取轴径50mm，长度为18mm。左起第四段，对轴承起到轴肩定位作用,其直径大于第三段轴，取60mm。根据整体布局，长度取90mm。左起第五段为轴承安装段，此段的直径取50mm，长度取18mm。左起第六段，为齿轮安装段，根据轴承的尺寸，取轴径40mm。长度取80mm。直径d11数值394550605040长度704618901880低速轴的尺寸上 下（1） 此段装轴承直径为60mm（2） 左起第二段直径取85mm长度为103mm（3） 左起第三段，该段是为下面的齿轮做轴阶的直径取90mm长度为32mm。 (4) 左起第四段，为安放齿轮和油封，由于输出直径为60mm,此时轴承外径为110mm，要使油封有效，油封内径必须大于85mm,所以直径为85mm. (5)左起第五段安装轴承，直径为60mm直径d21d22d23d24d25数值6085708575长度安装尺寸确定103mm32mm安装尺寸确定安装尺寸确定 (3) 低速轴的安装说明低速轴是一根空心轴，选的最小轴径是60mm，由于要传动动力做功，即安装大齿轮，选用圆锥滚子轴承30213。为了防止润滑油的滴漏加油封，选用油封的型号为JB/ZQ4606-86毡圈油封。 九、 轴承端盖的设计1、高速轴轴承端盖的设计根据轴承30210，由吴宗泽主编的机械设计课程设计手册p166表11-11，=110mm, =9mm,e=9.6mm, =9.6mm,=80mm, =86mm, =87mm,b=7。2、低速轴轴承端盖的设计根据轴承30213，由吴宗泽主编的机械设计课程设计手册p166表11-11，=145mm,=10mm,e=12mm, =14mm,=110mm, =115mm, =118mm,b=7。 十、箱体和固定件的确定1、箱体材料采用铸铁，箱体长为410mm，宽为365mm高为371mm,箱座的壁厚为55mm，箱座上端盖壁厚为30mm，箱座左右端的壁厚为30mm。2、箱座上端盖的固紧采用螺钉，选用M10，按照所需安装螺钉的数目，安装高速轴的左端盖选用M10的螺钉选用四颗，端盖螺钉根据轴承的直径而定。对于高速轴选用六角头螺栓直径等于8mm，螺钉数目为4，对于低速轴选用螺钉直径等于10mm，螺钉数目为6。=110mm=145mm十一、键的选择及校核1由机械设计P106高速轴与带轮连接选用键A12870p=65.21MPap=100MPa故，该键满足强度要求。2轴与小齿轮连接选用键A12840 p=94.74MPap=100MPa故，该键满足强度要求3输出轴与大齿轮连接选用键A201240p=p=100MPa键1b12h8L70键2 12 8 40键3 20 12 40十二、减速器附件的选择通气器查机械设计课程设计手册P162起吊装置查机械设计课程设计手册P161箱盖采用M12吊环螺钉、箱座采用吊钩。放油螺塞选用外六角油塞及垫片M141.5查机械设计课程设计手册P89润滑与密封、润滑： 齿轮采用浸油润滑。当齿轮圆周速度时，圆锥齿轮应用喷油润滑。、密封：防止外界的灰尘、水分等侵入轴承，并阻止润滑剂的漏失。查机械设计课程设计手册P91高低速轴密封圈为：唇形密封圈（FB型） 底部由于轴的转动及密封要求，则选用内径85的油封，具体安装见装配图。十三、高速轴的校核1、求输入轴上的功率、转速和转矩=28.8kw, =640.52r/min, =429.4N.M2、求作用在齿轮上的力已知高速级小圆锥齿轮的分度圆半径为而,2212N1106N圆周力、径向力及轴向力的方向如图所示3、轴承支反力根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮上的安装位置，建立力学模型。水平面的支反力：垂直面的支反力：4、左起第四段剖面处的弯矩：水平面的弯矩：垂直面的弯矩：合成弯矩：5、当量弯矩因为是单向回转，转矩为脉动循环，=0.6，即可得到6、判断危险截面并验算强度左起第四段剖面处的当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，所以该剖面为危险截面。由纪名刚主编的机械设计p362表15-1得，=60Mpa，则7.66Mpa小于同理左起第五段的计算也小于，故轴的强度是足够大，即是安全的十四、轴承的校核对于高速轴的轴承的校核根据轴承30210，由吴宗泽主编的机械设计课程设计手册p166表11-11，其尺寸为，=0.55载荷水平面H垂直面V支反力F则由纪名刚主